□ 文 /郭倩 攝 /南勇

中國(guó)航天技術(shù)進(jìn)步的縮影
——委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星二號(hào)的技術(shù)與國(guó)際合作亮點(diǎn)解讀

□ 文 /郭倩 攝 /南勇

2017年10月9日12時(shí)13分，長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭托舉著委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星二號(hào)（簡(jiǎn)稱“委遙二號(hào)”），在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心順利升空，委內(nèi)瑞拉有了第三顆人造地球衛(wèi)星。

▲ 星箭組合體吊裝

這顆衛(wèi)星由中國(guó)航天科技集團(tuán)公司五院航天東方紅衛(wèi)星有限公司（簡(jiǎn)稱東方紅衛(wèi)星公司）研制，在委內(nèi)瑞拉被命名為“蘇克雷衛(wèi)星”，以紀(jì)念南美洲獨(dú)立領(lǐng)袖安東尼奧·何塞·蘇克雷。

委遙二號(hào)是我國(guó)遙感衛(wèi)星整星出口中性能最先進(jìn)、合作研制程度最深的一顆衛(wèi)星，繼2008年委內(nèi)瑞拉一號(hào)通信衛(wèi)星和2012年委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星一號(hào)之后，中委兩國(guó)在航天領(lǐng)域再度攜手，推動(dòng)合作邁上新臺(tái)階。

集兩臺(tái)先進(jìn)載荷與多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)于一身，委遙二號(hào)衛(wèi)星將對(duì)委內(nèi)瑞拉發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)、改善人民生活、促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步等產(chǎn)生積極作用的同時(shí)，也將為南美洲的發(fā)展帶來(lái)福音。

中委合作淵源長(zhǎng)

航天合作見證并深化著中國(guó)與委內(nèi)瑞拉兩國(guó)之間的友誼。早在十幾年前，兩國(guó)間在航天領(lǐng)域的合作就已步入快車道。

2008年10月，委內(nèi)瑞拉一號(hào)通信衛(wèi)星在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，中國(guó)航天首次叩開拉丁美洲整星出口的市場(chǎng)。

2012年9月，長(zhǎng)二丁火箭在酒泉成功發(fā)射委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星一號(hào)，這是中國(guó)航天出口的第一顆在軌交付的遙感衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)遙感衛(wèi)星出口零的突破。

多年來(lái)，衛(wèi)星應(yīng)用惠及委內(nèi)瑞拉經(jīng)濟(jì)發(fā)展與國(guó)計(jì)民生，為當(dāng)?shù)赝ㄓ?、測(cè)繪、醫(yī)療、環(huán)保、偏遠(yuǎn)地區(qū)教育等發(fā)展發(fā)揮了重要作用，使近800萬(wàn)委內(nèi)瑞拉民眾受益。

2014年7月21日，委內(nèi)瑞拉首都加拉加斯，在中國(guó)國(guó)家主席習(xí)近平和委內(nèi)瑞拉總統(tǒng)馬杜羅的共同見證下，中國(guó)航天科技集團(tuán)公司董事長(zhǎng)雷凡培與委內(nèi)瑞拉科技部部長(zhǎng)馬努埃爾·費(fèi)爾南德斯簽署了《關(guān)于委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星二號(hào)項(xiàng)目的協(xié)議》。兩個(gè)多月后，《委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星二號(hào)項(xiàng)目合同》簽署。

如今，委遙一號(hào)衛(wèi)星已經(jīng)在軌穩(wěn)定運(yùn)行超過5年的設(shè)計(jì)壽命，為委方獲取了大量遙感數(shù)據(jù)，順利進(jìn)入預(yù)定軌道的委遙二號(hào)衛(wèi)星將逐步代替超期服役的委遙一號(hào)衛(wèi)星，這顆看的更清、更真、更全的衛(wèi)星將在當(dāng)?shù)貒?guó)土資源普查、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)和管理、農(nóng)作物估產(chǎn)和城市規(guī)劃等領(lǐng)域發(fā)揮更加重要作用。

除了造福一國(guó)之外，衛(wèi)星上天更大的意義在于輻射一方區(qū)域的發(fā)展。委內(nèi)瑞拉一號(hào)通信衛(wèi)星的波束覆蓋拉丁美洲，據(jù)了解，烏拉圭等拉美國(guó)家正在使用這顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器提供的服務(wù)，從某種程度而言，這顆衛(wèi)星成為了帶動(dòng)拉美及加勒比地區(qū)發(fā)展的重要引擎。

此次順利入軌的委遙二號(hào)衛(wèi)星，其性能指標(biāo)在南美洲遙感衛(wèi)星應(yīng)用領(lǐng)域頗具實(shí)力，在可以預(yù)見的未來(lái)里，將有更多拉美國(guó)家從中受益。

尖端科技于一身

委遙二號(hào)衛(wèi)星是我國(guó)出口的整星中性能指標(biāo)最先進(jìn)的一顆民用遙感衛(wèi)星。用衛(wèi)星總指揮趙鍵的話來(lái)說(shuō)，它是近幾年中國(guó)航天技術(shù)進(jìn)步的集大成者。

衛(wèi)星上裝有兩臺(tái)主要有效載荷——全色/多光譜高分辨率相機(jī)和短波/長(zhǎng)波紅外相機(jī)。全色/多光譜高分辨率相機(jī)可以實(shí)現(xiàn)全色、多光譜對(duì)地觀測(cè)，這意味著在一定的譜段上，衛(wèi)星的這只“眼睛”可以從遙遠(yuǎn)的太空中看到農(nóng)作物是否有病蟲害，也可以監(jiān)督城市的規(guī)劃與建設(shè)；而短波/長(zhǎng)波紅外相機(jī)是我國(guó)首次將推掃型紅外相機(jī)作為出口衛(wèi)星的有效載荷，它使得對(duì)地觀測(cè)突破黑夜的限制，利用高精度溫度感知實(shí)現(xiàn)全天時(shí)成像能力。

裝在同一個(gè)衛(wèi)星平臺(tái)的兩只“眼睛”功能各異，要想看向同一個(gè)地方并不容易，研制期間，團(tuán)隊(duì)突破了兩臺(tái)相機(jī)視軸一致的工程難題，衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合對(duì)地遙感成像能力，融合幅寬大于30千米。

而這只是衛(wèi)星研制難題中的冰山一角，在衛(wèi)星總設(shè)計(jì)師崔玉福的印象里，“一路走來(lái)干了許多燒腦的事，創(chuàng)下了許多第一次?！?/p>

在紅外相機(jī)的成像過程中，大氣水汽是影響成像精度的重要因素，為降低水汽的影響，委遙二號(hào)衛(wèi)星紅外相機(jī)長(zhǎng)波譜段采用了先進(jìn)的分裂窗技術(shù)，進(jìn)而大大提升對(duì)大氣水汽的剔除能力，讓紅外成像精度更高更準(zhǔn)確。

此外，衛(wèi)星上的紅外相機(jī)是我國(guó)迄今為止應(yīng)用在小衛(wèi)星上性能優(yōu)越的最新產(chǎn)品，其實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量成像需要利用制冷機(jī)創(chuàng)造-213℃的超低溫工作環(huán)境，同時(shí)衛(wèi)星平臺(tái)需要提供高精度超穩(wěn)能力，這就要求制冷機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的微振動(dòng)極其微小。為此，衛(wèi)星團(tuán)隊(duì)首次研制了具有高制冷能力、低微振動(dòng)的斯特林制冷機(jī)，并從源頭設(shè)計(jì)入手對(duì)制冷機(jī)進(jìn)行全鏈路的振動(dòng)控制，在最大程度上減小微振動(dòng)對(duì)高分辨相機(jī)成像質(zhì)量的影響。

委遙二號(hào)衛(wèi)星采用東方紅衛(wèi)星公司自主開發(fā)的CAST2000小衛(wèi)星平臺(tái)，要集多種應(yīng)用和功能于小衛(wèi)星平臺(tái)一身是個(gè)十足的難題，在崔玉?？磥?lái)，首次在小衛(wèi)星上實(shí)現(xiàn)了亞米級(jí)成像相機(jī)、高性能紅外相機(jī)與制冷機(jī)一體化協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)是委遙二號(hào)衛(wèi)星很大的技術(shù)亮點(diǎn)，也為未來(lái)衛(wèi)星的研制工作提供了許多可復(fù)制經(jīng)驗(yàn)。

“如果不是近些年中國(guó)航天在技術(shù)領(lǐng)域的快速發(fā)展與積累沉淀，我們不可能在三年內(nèi)造出這樣一個(gè)衛(wèi)星?！壁w鍵說(shuō)，委遙二號(hào)衛(wèi)星是一個(gè)縮影，映射出中國(guó)航天綜合實(shí)力的提升和進(jìn)步。

▲ 委內(nèi)瑞拉遙感衛(wèi)星二號(hào)

人員1∶1的深度合作

委遙二號(hào)衛(wèi)星研制期間，走進(jìn)東方紅衛(wèi)星公司，在衛(wèi)星的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、AIT等崗位上，人們會(huì)看到一番不同尋常的工作景象——中委兩國(guó)的工作人員按照1∶1的人員比例共同奮戰(zhàn)在衛(wèi)星誕生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

“這是我國(guó)出口衛(wèi)星中與國(guó)外合作程度最深、覆蓋范圍最廣、效果最為明顯的一次履約。”崔玉福表示，委遙二號(hào)衛(wèi)星可以稱作是一次“標(biāo)桿式”的對(duì)外合作。

按照約定，委遙二號(hào)衛(wèi)星的研制過程由委方設(shè)計(jì)師與中方設(shè)計(jì)師聯(lián)合開展系統(tǒng)層面的設(shè)計(jì)工作，按照雙方1∶1的人員比例建立“委遙二號(hào)衛(wèi)星聯(lián)合研制團(tuán)隊(duì)”，進(jìn)行衛(wèi)星的“聯(lián)合設(shè)計(jì)”“聯(lián)合AIT”“聯(lián)合發(fā)射”。

來(lái)自委內(nèi)瑞拉的馬里亞諾·因博特與中國(guó)航天結(jié)緣已久，本科畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)的他現(xiàn)就職于委內(nèi)瑞拉航天局，是委遙二號(hào)衛(wèi)星的委方項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。

馬里亞諾告訴記者，來(lái)自委內(nèi)瑞拉的約30人全程參與了正樣衛(wèi)星的所有系統(tǒng)級(jí)研制工作，先后有超過百人參與到衛(wèi)星研制的不同階段，雙方人員共同探討、共同設(shè)計(jì)、共同操作，“與中國(guó)技術(shù)人員的互動(dòng)合作中，我們收獲了非常豐富的經(jīng)驗(yàn)?！?/p>

相比委遙一號(hào)衛(wèi)星只向委方人員提供培訓(xùn)，趙鍵表示這次雙方不僅僅是過去“教與學(xué)”的關(guān)系，更像是并肩作戰(zhàn)的“戰(zhàn)友”關(guān)系，研制期間，中方不是知識(shí)單向輸出的絕對(duì)權(quán)威，而是雙方對(duì)標(biāo)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，相互學(xué)習(xí)借鑒，“對(duì)方的一些技術(shù)想法，我們也會(huì)在充分溝通的基礎(chǔ)上予以采納?！壁w鍵說(shuō)。

對(duì)委方人員而言，委遙一號(hào)衛(wèi)星研制中他們總是出現(xiàn)在“監(jiān)督”“驗(yàn)收”的場(chǎng)合，這一次他們?nèi)鞒碳尤氲窖兄频年P(guān)鍵過程。從研制方案設(shè)計(jì)到最終發(fā)射，從雙方每周召開的例會(huì)到日常工作里羅列問題清單，無(wú)論重要會(huì)議還是尋常工作，都有委方工作人員的身影，他們會(huì)隨時(shí)提出事無(wú)巨細(xì)的各種問題，再由中方人員耐心細(xì)致地答疑解惑。期間，衛(wèi)星研制團(tuán)隊(duì)向委方提供了幾百份文檔，全部采用中英文對(duì)照的方式編寫，不少文檔由設(shè)計(jì)師上陣完成。

此外，在中方的幫助下，委內(nèi)瑞拉AIT中心正在當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)中，委遙二號(hào)衛(wèi)星的兩顆初樣衛(wèi)星將被送往當(dāng)?shù)毓┘夹g(shù)人員進(jìn)行試驗(yàn)探索。未來(lái)，委內(nèi)瑞拉將具備衛(wèi)星的試驗(yàn)和總裝能力，這將大大推動(dòng)委內(nèi)瑞拉航天事業(yè)的發(fā)展。

馬里亞諾表示，此次合作是一次深入學(xué)習(xí)的過程，對(duì)委內(nèi)瑞拉的航天發(fā)展具有重要意義?！拔磥?lái)，我們希望可以自主研發(fā)人造地球衛(wèi)星，并推動(dòng)委內(nèi)瑞拉的航天發(fā)展躋身南美洲第一梯隊(duì)?！?/p>

酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心曾成功發(fā)射了我國(guó)第一顆人造衛(wèi)星，也相繼圓滿完成了13次載人航天發(fā)射，站在這里接受采訪時(shí)，馬里亞諾表示希望中委兩國(guó)在航天領(lǐng)域合作可以拓展到載人航天、空間站發(fā)展建設(shè)等更廣闊的領(lǐng)域，進(jìn)而為委內(nèi)瑞拉的科技進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)發(fā)展創(chuàng)造更多機(jī)會(huì)。

“我們十分希望中國(guó)送上太空的第一個(gè)外國(guó)航天員可以是委內(nèi)瑞拉人?！瘪R里亞諾說(shuō)。

▲ 衛(wèi)星吊裝

▲ 中委雙方技術(shù)人員討論技術(shù)難題

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“三姐妹”即將退役 “兩兄弟”接棒擔(dān)當(dāng)

2017年，環(huán)繞在太空中的委內(nèi)瑞拉遙感一號(hào)衛(wèi)星即將退役，發(fā)射至今，星上的兩臺(tái)全色多光譜相機(jī)和一臺(tái)寬幅相機(jī)如同“三姐妹”一般，已盡職盡責(zé)值勤5年。

如今，它們迎來(lái)了自己的繼任者——委內(nèi)瑞拉遙感二號(hào)衛(wèi)星（以下簡(jiǎn)稱“委遙二號(hào)”）上的高分相機(jī)、紅外相機(jī)“兩兄弟”。

高分“大哥”視力提升“清又廣”

委遙二號(hào)上的高分相機(jī)個(gè)頭和小學(xué)生的課桌差不多，因?yàn)樗刃巧狭硪慌_(tái)紅外相機(jī)的個(gè)頭大，權(quán)且稱它為高分“大哥”?！按蟾纭钡姆直媛蕛?yōu)于一米，比委遙一號(hào)衛(wèi)星上的全色多光譜相機(jī)提升了一倍多。

在600多千米的軌道高度運(yùn)行，高分“大哥”不僅能夠清晰地看到地面上的斑馬線，還能夠較清楚地看出直行和拐彎，分清哪些是公交車、哪些是小轎車，開啟了我國(guó)出口國(guó)外遙感衛(wèi)星的“亞米級(jí)”時(shí)代。同時(shí)，高分“大哥”可實(shí)現(xiàn)優(yōu)于30千米的幅寬，“咔嚓眨個(gè)眼”，就能把相當(dāng)于北京城五環(huán)內(nèi)的景象盡收眼底。

紅外“小弟”獨(dú)特設(shè)計(jì)有擔(dān)當(dāng)

比起高分“大哥”來(lái)，體積相當(dāng)于一臺(tái)A3打印機(jī)的紅外“小弟”則是“嬌小”了不少。不過，別看它個(gè)頭小，它可是我國(guó)首臺(tái)出口國(guó)外的紅外相機(jī)，是研制團(tuán)隊(duì)結(jié)合委內(nèi)瑞拉氣候條件進(jìn)行量身打造、全新研制的一套相機(jī)，而且賦予了它多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)。

紅外“小弟”可以不分晝夜地工作，即使在夜間也可以準(zhǔn)確地將溫度差為0.2℃的兩個(gè)目標(biāo)識(shí)別出來(lái)。紅外相機(jī)研制團(tuán)隊(duì)為它進(jìn)行了一處名為“分裂窗”的獨(dú)特設(shè)計(jì)，這也是首次在國(guó)內(nèi)對(duì)地遙感載荷上采用該設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是相當(dāng)于為紅外“小弟”佩戴了一副特殊的“眼鏡”，能夠幫助它剔除對(duì)目標(biāo)觀測(cè)時(shí)受到的水汽影響，使它精確“看”出各種地物的溫度，準(zhǔn)確判斷城市建筑、流向河海中的污水、石油管道、林火等目標(biāo)的熱輻射狀態(tài)。在長(zhǎng)波紅外譜段，研制團(tuán)隊(duì)還利用多種較為成熟的技術(shù)，在探測(cè)器器件層面實(shí)現(xiàn)了多光譜的“瞄準(zhǔn)”，其精度達(dá)到了人類頭發(fā)絲十分之一粗細(xì)，從而獲取目標(biāo)觀測(cè)物的全方位信息。

“哥兒倆”齊力配合顯身手

為了讓紅外“小弟”更好地顯露本領(lǐng)，研制團(tuán)隊(duì)還為它配備了一臺(tái)斯特林制冷機(jī)。相比同類產(chǎn)品，這臺(tái)制冷機(jī)的制冷效率有近一倍的提升，能夠幫助紅外“小弟”更好地成像。不過，制冷機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的微振動(dòng)會(huì)對(duì)高分“大哥”的成像質(zhì)量造成影響?；诖?，研制團(tuán)隊(duì)采取了相機(jī)與衛(wèi)星一體化設(shè)計(jì)，將該制冷機(jī)的微振動(dòng)輸出降低為同類制冷機(jī)的四分之一，確保了高分“大哥”和紅外“小弟”可同時(shí)成像，且成像質(zhì)量良好。

紅外“小弟”還擁有短波紅外通道，具備“穿煙透霧”“識(shí)云辨雪”“立體觀測(cè)”的能力，它和高分“大哥”通力合作，可識(shí)別農(nóng)作物、土壤等不同狀態(tài)反映出的不同譜段信息，幫助用戶實(shí)現(xiàn)對(duì)多種作物病蟲害的監(jiān)測(cè)，精確判斷農(nóng)作物所受病害程度，開展農(nóng)作物水量監(jiān)測(cè)和長(zhǎng)勢(shì)監(jiān)測(cè)分析，進(jìn)行作物產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)等，共同在農(nóng)業(yè)調(diào)查領(lǐng)域大展身手。

責(zé)任編輯：薛滔